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Academic Year/course: 2022/23

628 - Master's Degree in Physics of the Universe: Cosmology, Astrophysics, Particles and Astroparticles

68366 - Low radioactivity techniques


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
68366 - Low radioactivity techniques
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
628 - Master's Degree in Physics of the Universe: Cosmology, Astrophysics, Particles and Astroparticles
ECTS:
6.0
Year:
01
Semester:
First semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The goals of the subject, intended to achieve the expected results, are:

  • To know the different components of the radioactive background of a radiation detector due to cosmic rays and radioactivity.
  • To learn to implement different techniques and strategies to reduce this background using active and passive methods.

These approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations 2030 Agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), in such a way that the acquisition of the results of learning of the subject provides training and competence to contribute to some extent to its achievement: Goal 4: Quality education; Goal 5: Gender equality; Goal 9: Industry, innovation and infrastructures.

1.2. Context and importance of this course in the degree

The use of low background techniques is required in experiments devoted to the research of rare event phenomena, such as rare nuclear decays, the direct detection of dark matter, or neutrino interactions, in order to guarantee the necessary sensitivity to identify the searched signals.

1.3. Recommendations to take this course

It would be necessary to have the basic formation on Nuclear and Particle Physics from a degree on Physics. It would be highly recommended to follow also the subjects of the module on Astroparticle Physics.

2. Learning goals

2.1. Competences

At the end of the course, students should be more competent to:

  • Use common techniques and computer tools to model, simulate and analyze data in the different fields of the degree.
  • Analyze, process and interpret experimental data taken in the different fields of the degree.
  • Operate instruments and apply experimental methods used in the different fields of the degree.

2.2. Learning goals

To pass the course, students must prove to be able to:

  • Know the different sources of background radiation: origin, composition and energy spectra.
  • Describe the interaction mechanisms of different particles in matter.
  • Design background supression methods adequate for particular experimental set-ups.
  • Identify the most suitable detector according to radiation type, energy range or physics goal.
  • Use different types of radiation detectors and interpret the obtained results.

2.3. Importance of learning goals

The achieved learning goals must allow the students to understand the radioactive background measured in experiments devoted to rare event phenomena and to implement complementary and diverse strategies for identifying and reducing it in order to improve the sensitivity to the investigated signals.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

Students must prove the achievement of the learning goals by means of the following assessment tasks:

  • Written reports: 20% of final mark
  • Case studies, problem and question-solving and other assigned activities: 20% of final mark
  • Assessment tests: 20% of final mark
  • Laboratory work: 40% of final mark

The final mark will be calculated according to the percentages assigned to each assessment activity. To pass the course a final mark of at least 5.0 is necessary, being at least 4.0 the mark of each assessment activity.

Passing the course by means of an unique global examination

The course is intended to be followed having in-person lectures and laboratory sessions and performing the assessment tasks previously described. In any case, those students being unable to carry out or pass these activities will have, according to the rules of the University of Zaragoza, a global examination.
This global examination will take place on the date fixed by the Science Faculty and will include both written and laboratory exams.

Honor grade
It will be awarded to the student(s) with the highest marks, being higher than 9.0.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The learning process of the course is based on:

  • Lectures with active participation
  • Problem-based learning
  • Case studies
  • Laboratory sessions
  • Assigned reports
  • Laboratory reports
  • Tutorials
  • Small group work
  • Autonomous work and study
  • Assessment tasks

4.2. Learning tasks

The foreseen activities to help students to achieve the learning goals include:

  • Attendance and active participation in lectures (20 h, 100% in-person)
  • Case studies, discussion and debate on topics of the subject (10 h, 70% in-person)
  • Solving of exercises and problems related to the contents of the subject (10 h, 70% in-person)
  • Laboratory sessions (20 h, 90% in-person)
  • Preparation and presentation of reports (20 h, 0% in-person)
  • Preparation of laboratory reports (18 h, 0% in-person)
  • Tutorials (in-person or online) (10 h, 50% in-person)
  • Autonomous study (40 h, 0% in-person)
  • Oral or written examination (2 h, 100% in-person)

Learning tasks and assessment activities will be in-person unless the sanitary situation and the rules fixed by authorities and the University of Zaragoza force to have fully on-line teaching or limited attendance in classrooms.

4.3. Syllabus

  1. Components of the background radiation: environmental radiation, radon and intrinsic material activity, cosmic rays.
  2. Particle and radiation interactions in matter.
  3. Methods to suppress background: shieldings, radiopurity control, discrimination techniques.
  4. Techniques to identify and quantify activity of long-living radioactive isotopes: gamma spectroscopy, alpha spectroscopy, mass spectrometry (ICPMS, GDMS), neutron activation.

4.4. Course planning and calendar

Calendar for in-person sessions and tasks presentations

The dates will be established and announced by professors at the beginning of the course.
Lectures will start and finish as fixed by the Science Faculty.

  • Theory and problems lectures: 1 session per week.
  • Laboratory sessions: dates to be fixed and announced at the beginning of the course.
  • Assessment sessions: dates to be fixed.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=68366


Curso Académico: 2022/23

628 - Máster Universitario en Física del Universo: Cosmología, Astrofísica, Partículas y Astropartículas

68366 - Técnicas de bajo fondo radiactivo


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
68366 - Técnicas de bajo fondo radiactivo
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
628 - Máster Universitario en Física del Universo: Cosmología, Astrofísica, Partículas y Astropartículas
Créditos:
6.0
Curso:
01
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

  • Conocer las diversas componentes debidas a los rayos cósmicos y a la radiactividad que contribuyen al fondo radiactivo de un detector de radiación.
  • Saber implementar técnicas y estrategias que contribuyan a disminuir dicho fondo de manera pasiva y activa.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro: Objetivo 4: Educación de calidad; Objetivo 5: Igualdad de género; Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras;

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La utilización de técnicas de bajo fondo radiactivo es necesaria en experimentos dedicados a la investigación de fenómenos que ocurren con muy baja probabilidad, tales como desintegraciones nucleares raras, la detección directa de materia oscura del universo o las interacciones de neutrinos, para poder garantizar la sensibilidad necesaria en la identificación de las señales buscadas.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Disponer de la formación básica de un graduado en Física en Física Nuclear y de Partículas. Se recomienda estar cursando las asignaturas de la materia Física de Astropartículas.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para:

  • Utilizar técnicas y herramientas informáticas de modelización, simulación y análisis de datos más comunes en los ámbitos del Título.
  • Analizar, tratar e interpretar datos experimentales obtenidos en experimentos de los ámbitos del Título.
  • Manejar los instrumentos y métodos experimentales utilizados en el ámbito de Título.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados:

  • Conocer las diferentes fuentes de radiación de fondo: origen, composición y espectro de energías
  • Describir cómo interaccionan las diferentes partículas con la materia.
  • Diseñar métodos de supresión de fondo adecuados para cada montaje experimental.
  • Identificar el detector más adecuado para cada tipo de radiación, rango de energía o propósito.
  • Saber utilizar diferentes detectores de partículas e interpretar los resultados.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Los resultados de aprendizaje deben permitir entender el fondo radiactivo medido en un experimento dedicado a la búsqueda de sucesos poco probables e implementar estrategias diversas y complementarias orientadas a su identificación y reducción para poder aumentar la sensibilidad a las señales buscadas.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluación:

  • Valoración de informes y trabajos escritos: 20% de la nota final
  • Valoración de análisis de casos, resolución de problemas, cuestiones y otras actividades: 20% de la nota final
  • Valoración de las pruebas de evaluación: 20% de la nota final
  • Evaluación del trabajo en el laboratorio: 40% de la nota final

La nota final se obtendrá según el porcentaje asignado a cada actividad de evaluación. Para superar la asignatura esta nota final debe ser de al menos 5.0, siendo de al menos 4.0 la nota de cada una de las actividades.

Superación de la asignatura mediante una prueba global única

La asignatura ha sido diseñada para estudiantes que asistan a las clases presenciales en el aula y en el laboratorio, y realicen las actividades de evaluación anteriormente expuestas. Sin embargo, habrá también una prueba de evaluación para aquellos estudiantes que no hayan realizado las actividades de evaluación o no las hayan superado, de acuerdo con la normativa de la Universidad de Zaragoza.

Esta prueba de evaluación global se realizará en las fechas establecidas por la Facultad de Ciencias y consistirá en una prueba escrita y una prueba en el laboratorio.

Calificación de Matrícula de Honor
Se otorgará al estudiante(s) que haya obtenido la mayor calificación entre aquellos con nota superior a 9.0.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

  • Clases magistrales participativas
  • Aprendizaje basado en problemas
  • Resolución de casos
  • Prácticas en el laboratorio
  • Trabajos escritos
  • Informes de prácticas
  • Tutorías
  • Trabajo en pequeños grupos
  • Trabajo y estudio personal
  • Pruebas de evaluación

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades:

  1. Participación y asistencia a lecciones magistrales (20 h, 100% presencialidad).
  2. Análisis de casos, puesta en común y debate sobre los contenidos de la asignatura (10 h, 70% presencialidad).
  3. Resolución de problemas relacionados con los contenidos de la asignatura (10 h, 70% presencial.
  4. Realización de prácticas de laboratorio (20 h, 90% presencialidad).
  5. Realización y presentación escrita de trabajos (20 h, 0% presencialidad).
  6. Elaboración de informes de prácticas (18 h, 0% presencialidad).
  7. Tutorías de forma presencial o telemática (10 h, 50% presencialidad).
  8. Estudio individual (40 h, 0% presencialidad).
  9. Pruebas de evaluación escrita u oral (2 h, 100% presencialidad).

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza obliguen a realizarlas de forma telemática o semi-telemática con aforos reducidos rotatorios.

4.3. Programa

  1. Fuentes de radiación de fondo: ambiental, materiales y gas radón, rayos cósmicos.
  2. Interacciones producidas por radiación y partículas en la materia.
  3. Métodos de supresión de fondo: blindaje, control de radiopureza y técnicas de discriminación.
  4. Técnicas para la determinación de actividades y cuantificación de isótopos de vida larga: espectroscopia gamma, espectroscopia alfa, espectrometría de masas (ICPMS, GDMS), activación por neutrones.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Las fechas serán establecidas y anunciadas por los profesores al inicio del curso.
Las clases comenzarán y finalizarán en las fechas indicadas por la Facultad de Ciencias.

  • Clases de teoría y problemas: 2 sesiones por semana.
  • Clases de laboratorio: serán anunciadas por los profesores al comienzo del curso
  • Sesiones de evaluación: fechas a decidir.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=68366